附录1在无结构情况下解决问题的方法

第8章“界定问题”把解决问题描绘为一个不断进行逻辑分析的过程，目的是发现并展示导致非期望结果的内在结构。我们的结论是，如果问题是我们不喜欢该结构造成的结果，问题的解决方案就在于对该结构进行调整。

但是存在另一种情况，问题不是我们不喜欢该结果，而是无法解释它。无法解释的原因有3个：

·    结构根本不存在——比如当你想发明一件新东西，如电话或水底隧道时。

·    结构是无形的——比如存在于大脑或DNA中，你只能分析其结果。

·    结构不能解释结果——如亚里士多德对力的定义不能解释炮弹的运动轨迹，或者不管你怎么防护，工具都会神秘地生锈。

在解决问题的时候，你有可能会遇到以上无结构的情况。尽管需要比我们前面讨论的更高层次的视觉思维方法，但是使用的推理过程是很相似的。

这种方法只不过是外展推理的一种形式。“外展”（abduction)这个词是由查尔斯·桑德斯·皮尔斯于1890年创造的，用来描述解决问题的方法。

之所以叫外展推理，是为了强调它与演绎推理及归纳推理在解决问题思维方面的相似性。下面我将解释外展推理的两种形式之间的区别，并介绍如何使用第二种形式。

分析性外展推理

皮尔斯认为，在任何推理过程中，都要涉及以下3个实体：

1.  规则（关于世界组成方式的看法）

2.  情况（世界上存在的已知事实）

3.  结果（如果把规则用于该情况，预期将发生的事情）

何时采取何种推理方法，取决于推理过程的起点和已知的其他事实。下面是3种推理方法的区别：

我们一直在说，分析解决问题的方法包括关注现状（非期望结果），通过了解背景，寻找非期望结果（现状）产生的原因（规则），并检验是否已经找到（情况)。这和上面的外展推理过程有异曲同工之妙。

尽管外展推理有别于归纳和演绎，有必要注意之间的区别，但三者之间有紧密的联系。因此，遇到解决复杂问题的情况，可能会交替使用以上3种推理形式。使用何种形式和得到何种结果，取决于推理过程的起点，如图附录1-1所示。

演绎推理

图附录1-1推理过程的起点决定使用的思维形式

科学性外展推理

第8章讨论的分析解决问题方法和这里讨论的创造性或科学性解决问题方法的主要区别，是我们知道导致结果的结构而科学家不知道，即我们有了两个基本要素，并能由此推理出第三个要素，而他必须创造第二个要素，才能推理出第三个要素。

在推理第三个要素的过程中，科学家一般釆用以下传统的科学方法：

·    假设一个能解释结果的结构。

·    设计一项能证实或排除假设的实验。

·    进行实验以得出明确的是或否的答案。

·    循环进行这一流程，作分支假设或后续假设，以界定其他可能性，如此循环往复。

科学方法的特点是构造假设和设计实验。两项活动都要求高水平的进行视觉思维的能力。

提出假设

科学的假设不是凭空得来的，而是通过仔细研究产生问题背景的构成要素后直接提出的。举个例子，如果你的问题是想要找到一种让人们不用喊叫也能长距离沟通的方法，那么你会想到改变声音或增加听力的各种具体方法，你的假设将呈现你设想的各种可能性。

遗憾的是，如何设想可能性并没有什么诀窍。它通常需要天资，让你能发现所了解问题和所了解世界之间的相似之处。贝尔发明电话就是最好的例证：

让我吃惊的是，与操纵它们的细薄耳膜相比，人类的耳骨其实非常粗大。于是产生一种想法，如果这么纤细的耳膜都能振动这么粗大的耳骨，为什么一片更粗更厚的薄膜不能振动一块铁片呢？

人类目前所掌握的知识只是冰山一角，比如说没有人知道为什么猿类似人而不是其他东西。因此，要想彻底了解问题产生的背景，作出所有有关假设并重新检验几乎是不可能的。但我们确实从描写过该方法的人那里知道，他们最后得到的真知灼见总是以视觉图像的形式出现。

设计实验

提出假设后，下一步就是设计肯定或否定假设的实验。这时同样需要进行视觉思维：“如果该结构是有效的，接下来什么事情必然发生呢？我要设计实验来证明它确实会发生。”用外展推理的方法表述就是：

·    结果我观察到非期望事实A。

·    规则 A的发生可能因为B。

·    情况如果B，那么C必然发生。检查接下来是否发生了C。

通过伽利略和炮弹的故事，我们可以更清楚了解这种方法：

·    结果亚里士多德认为力量产生速度。由此可以得出，当力量停止作用于物体时，物体将停止运动。但是大炮发射炮弹时，即使力量已经停止作用，炮弹仍然继续运动。就其与运动的关系而言，亚里士多德关于力量的概念一定是错误的。

·    规则我只要扔下手中的球，就能观察到运动与力量之间的关系。与此同时，我注意到背景包括3个构成要素：

球的重量球下落的距离球下落的时间可以提出3种不同的假设：

1.  力量与其作用物体的重量成正比

2.  力量与其作用时物体通过的距离成正比

3.  力量与其作用的时间成正比

情况如果假设3是对的，那么通过的距离将与时间的平方成正比。这就意味着如果物体在单位时间内通过单位距离，那么它在2个单位时间内将通过4个单位距离，在3个单位时间内将通过9个单位距离，依此类推。

从斜面的一侧往下滚球，以便有足够的时间测量在不同单位时间内通过的距离，并由此判定距离和时间的关系是否就是我的假设所提出的关系。

新规则结果完全一样。因此力量导致了速度的变化。

设计实验的诀窍在于，通过实验得到的一定是明确的“是”或“不是”的答案。改变背景中的某一个条件，还不足以使你“看清楚发生了什么”，而实验的结果让你明确地肯定或者否定所作的假设。

过去80年来，人类在自然科学领域取得的最伟大进步都严格遵守了这一要求。引用达尔文的一句话：

所有的观察结果，如果要起作用的话，必须支持或反对某一观点。奇怪的是，竟然有人看不到这一点。

作为讨论的结束，下面对比外展推理的两种形式，如表附录1-1所示：

表附录1-1分析性和科学性解决问题方法采用相同的模式

可以看出，两者有着相同的模式。这种模式的巨大价值在于能帮助你迅速找到思考和解决问题的突破口，以严谨的方式推动你的思维前进，尽量减少中间步骤，而且不会为一些不相关因素所羁绊或耽搁。

每一步都要求一个文字上能“看见”的最终结果；每一幅图像都指明以后进行分析的方向。当问题得到解决的时候，这些图像将成为指导你的讨论过程和斟酌字句的依据。

赫伯·西蒙说，解决问题只不过是通过对问题的表述使解决方案不言自明。我一直在努力使你了解最有效使用这种表述的方法。我们所有人的思维很可能比曾经尝试过的更有创造性和更有效。更清楚地了解各种方法，也许会鼓励我们作新的尝试。